Температурный профиль атмосферы

Высотные исследования выявили сложную структуру атмосферы. По характеру изменения температуры с увеличением высоты можно выделить несколько слоев, разделенных узкими переходными зонами – паузами. Тропосфера характеризуется средним вертикальным градиентом температуры 6^о/км. Высота верхней границы тропосферы меняется от 8 км в полярных широтах до 16-18 км над экватором. От более высокого слоя –стратосферы – тропосферу отделяет сравнительно тонкая зона – тропопауза. Высота тропосферы в различных широтах меняется не монотонно, а имеет разрывы. В стратосфере температура остается приблизительно постоянной до высоты 25 км, а затем постепенно возрастает до 265-270^оК на нижней границе стратопаузы (около 55км). Расположенная выше мезосфера характеризуется новым понижением температуры до 190-180^оК на высоте 80 км. Над ней находится отделенная переходным слоем термосфера, в которой кинетическая температура почти равномерно увеличивается с высотой до 1000-1500^оК.

Изменения температуры в различных слоях атмосферы связаны с изменением в них химического состава воздуха (рис.1).

Рис.1 Температурный профиль атмосферы

Атмосфера Земли состоит преимущественно из азота и кислорода с небольшой примесью других газов. В целом область ниже 90 км характеризуется интенсивным перемешиванием и поэтому имеет довольно постоянный состав. Одной из наиболее важных переменных по количеству составных частей атмосферы является водяной пар. Содержание паров воды быстро уменьшается с высотой вплоть до тропопаузы. В стратосфере оно чрезвычайно мало (около 2*10^-8%) и мало зависит от высоты. Водяной пар является одним из поглотителей солнечной энергии и теплового излучения земной поверхности. Поэтому уменьшение его концентрации с высотой приводит к снижению температуры. Решающее влияние на тепловой режим стратосферы оказывает содержание в ней озона. Нагревание воздуха стратосферы происходит благодаря поглощению ультрафиолетовой радиации Солнца озоном. В мезосфере концентрации озона и паров воды ничтожны, поэтому температура в ней ниже, чем в тропосфере и стратосфере. Рост температуры в термосфере связан с поглощением жесткой компоненты солнечной радиации молекулами и атомами кислорода и азота. В этой области наблюдается наиболее значительное изменение химического состава воздуха с высотой: по мере удаления от земной поверхности вследствие гравитационной сепарации атмосфера обогащается более легкими газами. Если в слое, расположенном на высоте 100-2—км, основными компонентами все еще остаются азот и кислород, то выше 600 км преобладают гелий и водород.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: